火箭炮倾斜调炮修正数学模型研究

针对火箭炮武器在野外进行自动操瞄时，由于车体倾斜而导致调炮精度降低的现象，文中在结合对火箭炮车体倾斜时定向管的射向、射角计算的基础上提出了火箭炮调炮精度修正方法。从理论上证明了该方法在消除调炮精度偏差上的可行性。同时，文中建立的数学模型也适用于其它武器发射系统。     

基于固定目标式检测火箭炮方向调炮精度研究

自动操瞄式火炮在出厂前均要进行调炮精度检测,自动操瞄式火箭炮也是如此。当采用基于固定目标方式进行火箭炮方向调炮精度检测时,由于火箭炮自身结构及其他原因,存在一定的方向调炮精度检测误差。根据现场工作实践,总结出基于固定目标方式的火箭炮方向调炮精度检测方法,以及在进行这种方向调炮精度检测时对场地形态的要求;火箭炮在场地上停放的位置的要求;具体分析了火箭炮相对固定检测目标位置不同时对方向调炮误差精度的影响;对火箭炮与固定目标距离不同时的最大调炮误差进行了估算。     

刚柔耦合的火箭炮高低调炮动力学仿真

为准确描述火箭炮高低调炮中的动力学特性,对其进行刚柔耦合的动力学仿真分析。以刚柔多体动力学 理论为基础,利用SolidWorks、ANSYS 和ADAMS 软件构建火箭炮高低随动装置刚柔耦合动力学模型,通过对模型 进行检验及参数设置,并结合实际工况进行仿真对比,确定了起落架应力集中区域。仿真结果表明：该研究能准确 反映火箭炮高低调炮时的动态性能,可为进行调炮的运动精度及可靠性分析提供数据支持,为高低随动装置的设计 优化提供参考。     

火箭炮调炮精度的几种测量方法比较研究

调炮精度是火箭炮射击时能否命中目标的关键,是其最重要的战技指标之一.根据3种自动操瞄调炮精度测量方法的测量原理,建立了3种调炮精度测量方法的数学模型,推导出了相应的调炮精度测量系统的计算公式.在此基础上,结合火箭炮瞄准装置校准过程中的各种误差来源等实际情况,对3种测量方法的测量精度进行了分析.分析表明:3种测量方法各有利弊,根据具体情况选用.     

基于ADAMS的某发动机动态仿真

利用虚拟样机技术研究了某斜盘发动机的动力学特性．利用ADAMS软件建立了某斜盘发动机的参数化动力学分析模型,通过建立菜单和对话框采实现快速修改．对影响发动机性能的几个关键参数进行了参数化仿真分析,如斜盘分布圆半径、斜盘倾角以及导槽形式．结果表明,随斜盘倾角的增大,机构的输出转速也增大;直导槽形式的结构比“8”字导槽形式的结构运行更加平稳．与试验结果的对比结果说明了仿真模型的正确性、仿真结果的有效性以及利用虚拟样机技术研究发动机动力学性能的可行性．     

某火箭炮方向机主齿轮啮合动力学特性分析

火箭炮方向机主齿轮副的啮合特性直接影响火箭炮方位传动系统性能。针对某火箭炮齿圈式方向机结构及其控制方式,创建方向机机电耦合系统仿真模型。通过结构模型和控制模型之间的数据交互,仿真分析火箭炮在满载水平地面、空载水平地面、满载倾斜地面和力矩干扰4种典型工况下方位调炮不同阶段主齿轮啮合特性。研究结果可为火箭炮方向机结构设计、伺服控制设计以及其寿命和安全性评估提供参考。     

基于极点配置的火箭炮电液伺服系统设计

针对某火箭炮电液伺服系统负载参数变化范围大的特点,提出了基于ITAE模型多项式的极点配置方法.它设计了数字控制器,克服不平衡力矩和惯量引起的扰动影响,实现电液伺服调炮快速到位.结合系统精度要求,提出了参数选取方法,确定了系统采样频率最佳范围为11～17倍输入信号带宽,特征多项式频带至少为0.3倍采样频率.试验验证结果表明,调炮无超调,精度能够控制在0.2 mil以内,调整时间低于0.5s,能够满足操瞄数字控制器设计要求.     

某炮链条式弹簧平衡机设计计算

火炮在俯仰过程中，起落部分各部件对耳轴的重力力矩随射角变化产生的不平衡力矩会影响火炮传动系统的平稳性，从而降低火炮的射击精度。某型舰炮采用链条式弹簧平衡机，根据起落部分随射角变化的规律，通过最小二乘法拟合弹簧力学特性曲线，计算出弹簧的刚度系数与预压力。该机构结构紧凑，平衡效果明显，可为火炮总体设计和部件设计提供参考。     

自行高炮射击线稳定系统动力学建模与仿真

根据自行高炮(SPAA)射击线稳定系统机械结构特点,以力矩电机直接驱动方式下轴间力矩特性为主要研究对象,应用动量矩定理及矢量叠加原理,系统地建立了SPAA射击线稳定系统的牛顿—欧拉动力学模型,对车体运动和射击冲击扰动条件下炮塔回转轴和火炮俯仰轴的动力学特性进行了仿真。仿真结果表明:车体运动对炮塔回转体的交叉耦合力矩为炮塔回转体受到的主要干扰力矩;方向轴控制力矩和俯仰轴干扰力矩随着射角增大而增大,高射角下的惯性力矩使方向轴控制力矩增加的速度更快;俯仰轴干扰力矩和低射角下的方向轴干扰力矩为相应轴控制力矩的主要组成部分。研究结果为SPAA射击线稳定系统的设计提供了依据。     

火箭炮两轴耦合位置伺服系统线性自抗扰控制

为了研究方位和俯仰两轴耦合作用下的火箭炮位置伺服系统控制性能,以含有速度闭环的实际系统为对象建立了火箭炮两轴耦合位置伺服系统数学模型。通过频域分析分别提出了方位和俯仰系统的2阶近似模型,设计了两轴系统的线性扩张状态观测器和自抗扰控制器,对系统未建模干扰进行估计并实时补偿。仿真结果表明：该观测器能较好地估计系统总扰动,所设计的控制器有效抑制了两轴负载力矩耦合效应对系统的影响并补偿了火箭炮发射时燃气流冲击力矩强干扰;在伺服跟踪和发射条件下采用所提出的控制方法充分抑制了耦合系统发射平台振动,保证后续射弹精度,性能指标明显优于PID控制。     

发射车不调平而进行瞄准角修正

针对多管火箭发射车采用调平保证瞄准精度存在的问题 ,提出根据发射车纵轴、横轴的倾角值 ,推导出瞄准角修正量的计算公式 ,实现不进行发射车调平而采用瞄准角修正的方法 ,来保证瞄准精度 ,达到缩短发射准备时间 ,实现非预设阵地的发射     

不同土壤硬度对火箭炮发射初始扰动的影响研究

武器系统发射时的初始扰动对于射击精度的影响至关重要,为了研究火箭炮发射时土壤硬度对于发射初始扰动的影响规律,提高火箭炮射击精度,利用多刚体动力学、多柔体动力学理论及土壤本构模型,建立刚柔耦合火箭炮发射动力学模型。该模型充分考虑了土壤刚度、粘聚力及内摩擦角等关键参数对于火箭炮振动特性的响应影响,由刚柔耦合模型计算了燃气流冲击下火箭炮支腿的受力特性及炮口响应,并进行实验验证,最终研究了几种不同硬度土壤对火箭炮初始扰动的影响规律。该计算方法为土基发射武器的动力学计算提供了重要的参考。     

火箭发射装置炮口的射击振动响应分析

采用Pro/Engineer参数化建模方法,创建6管旋回俯仰火箭发射装置三维模型,并导入ABAQUS/CAE环境中,建立火箭发射装置有限元模型;通过对发射单发火箭弹时炮口的振动响应分析,估算出火箭弹实际射角与理论射角的偏差,表明发射多发火箭弹需要根据炮口振动确定发射间隔时间;研究结果为火箭弹射击密集度分析提供重要理论依据。     

发射装置支撑刚度对火箭弹初始扰动的影响研究

针对某实验火箭弹发射装置的支撑刚度与火箭弹初始扰动的关系问题，采用多刚体动力学仿真分析和实验验证相结合的方法进行了研究，实验通过设计刚度可调装置及采用光学杠杆测量等方法来实现。结果表明：发射装置支撑刚度的大小对弹的初始扰动有影响，并且随着刚度值的变化，弹的初始俯仰角速度曲线存在极值。     

火箭炮位置伺服系统自抗扰控制

针对火箭炮发射时燃气流冲击干扰强和系统参数变化大的特点,以含有速度闭环的实际伺服系统为对象,建立系统模型并进行频域分析,建立了系统的低频和中频近似模型,并在此基础上分别设计了火箭炮位置伺服系统2阶和3阶线性扩张状态观测器及相应的自抗扰控制律,估计系统未建模干扰并在控制输入中予以补偿。比较分析了设计的自抗扰控制律和传统PID控制在伺服跟踪和燃气流冲击干扰下的控制效果。仿真结果表明,火箭炮伺服系统采用提出的控制方法能有效提高跟踪精度,充分抑制燃气流冲击干扰引起的发射平台振动,保证后续射弹命中精度。     

舰载火箭炮弹道风确定探讨

由于火箭武器系统具有反应迅速,瞬时提供强大压制火力等特征,舰载火箭炮将在未来作战中发挥重要作用,但火箭弹在弹道主动段容易受弹道风影响,导致较大的射击误差,文中分析原有弹道风修正的缺陷,提出适合舰载火箭炮作战需要的弹道风修正方法.     

提高船载火箭炮射击密集度研究

为提高船载火箭炮的射击密集度,提出采用两管齐射的方法缩短发射时间、减小火箭弹起始扰动的技术方案。根据火箭炮发射点火延迟散布和燃气流作用情况分析火箭弹在主动段的相互作用情况,通过发射动力学分析改变射序前、后火箭弹起始扰动的数值大小。分析结果说明该方法对提高船载火箭炮的射击密集度是有效的,对船载火箭炮的作战使用具有重要的参考价值。     

轴流式喷水推进器启动过程的瞬态特性

为分析轴流式喷水推进器启动过程的瞬态特性和自吸性能,提高启动过程轴流式喷水推进器的推进性能,开展了推进器启动过程的数值计算研究。在雷诺时均Navier-Stokes方程框架下采用SST k-ω湍流模型、Zwart空化模型和Free Surface模型对轴流式喷水推进器的启动过程进行数值计算,分析启动时间和水线高度对喷水推进器启动过程的瞬态特性影响;基于推进泵的试验数据对稳态数值计算方法进行验证,数值结果与试验数据吻合良好。研究结果表明：喷水推进器启动过程存在明显的瞬态特性,流量、扬程都迟滞于转速到达稳定状态,并且启动时间越短,滞后程度越严重;当转速达到0.6倍设计转速时,叶片前缘吸力面开始发生空化,无量纲空穴面积随着转速的增加而增加;在达到相同转速时,启动时间越长,无量纲空穴面积越小,叶片做功能力越强;以泵轴中心线为零基准线,当水线高度大于等于0.15倍叶轮直径时,喷水推进器可以在较短时间内将内部气体完全排出,水线高度越小,扬程和流量滞后越严重。     

无翼式布局制导火箭弹俯仰操纵气动特性

为了研究某无翼式布局制导火箭弹进行俯仰操纵时非线性气动特性对弹箭操纵性的影响,通过模型风洞试验和数值计算相结合的方法,分析了不同马赫数、舵偏角和攻角等因素对该火箭弹气动特性的影响。对模型进行超声速风洞试验,试验结果表明,俯仰操纵负舵偏角时俯仰力矩系数导数随攻角先增大后减小,正舵偏角时俯仰力矩系数导数随攻角先减小后增大。采用ANSYS FLUENT对不同工况下该弹气动特性进行数值计算,计算结果表明,得到的俯仰力矩与风洞实验结果吻合较好,最大误差仅为4.6%。各部件气动特性分析结果表明:弹身的压心在负舵偏角时前移,正舵偏角时后移; 上尾舵受弹身干扰影响法向力效率降低; 负舵偏角时下尾舵的法向力系数导数随攻角减小,正舵偏角时下尾舵的法向力系数导数随攻角增大; 各部件共同作用下弹箭气动特性呈非线性。     

等流量凸轮式轴向柱塞泵设计与特性分析

针对鱼雷斜盘式轴向柱塞泵的振动噪声问题,设计了凸轮式轴向柱塞泵这一新型结构的鱼雷燃料泵。通过分析其瞬态流量建立了等流量变分方程,求解方程得到凸轮型线。分析其动力学,得出柱塞与凸轮之间无硬冲击或软冲击,且柱塞组可以达到惯性力平衡和惯性力矩平衡。凸轮式轴向柱塞泵的以上特性从原理上保证了其具有低振动噪声水平,可用作未来的鱼雷燃料泵。